元素在鑄造碳鋼中的作用
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元素 |
對力學性能的影響 |
對鑄造性能的影響 |
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碳(C) |
碳對鋼的基體組織起著絕對的作用，隨著碳含量增加，抗拉強度和屈服值提高，塑性和韌性降低。按碳鋼含量可將碳鋼分為三類： C＜0.25%為低碳鋼，具有較高的塑性和韌性，但強度較低 C 0.25%—0.60%為中碳鋼，具有良好的綜合性能。 C＞0.60%為高碳鋼，具有較高的強度、硬度和耐磨性，但塑性較低。 |
1:有利于提高鋼液流動性能。 2：含碳增加增加鑄鋼體收縮和凝固收縮。 |
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硅(Si) |
1：硅是有益元素，能使鋼液脫氧和鎮(zhèn)靜。 2：碳鋼中的硅大部分溶于鐵素體中，強化了基體，但因碳鋼中硅含量少，且硅在鐵素體中溶解度較大，故對鋼力學性能影響不大 |
1：降低熔點。改善流動性。 2：含量在0.40%范圍內時，改善熱烈傾向，含量高時易形成柱狀晶體，增加熱烈傾向。 |
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錳(Mn) |
錳是有益元素 1強化基體，提高鋼的力學性能 2減少鋼中氧含量 3減弱鋼中硫的含量。 |
1：縮小結晶范圍，提高流動性 2：增加體收縮和線收縮，增加冷、熱裂傾向。 3：生成MnO與SiO2 |
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磷(P) |
磷是有害雜質 磷組要以Fe3P存在，Fe3P與Fe形成低熔點共晶體沿晶界析出，減低鋼的塑性和韌性。雖磷也可溶于鐵素體中起強化作用，提高鋼的強度和硬度，但隨著鋼中碳、硅含量的增加，磷的溶解度將顯著降低，其有害影響就越明顯。此外，磷容易發(fā)生偏析。 |
1:有利于提高鋼液流動性能。 2：增加冷熱裂傾向 |
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硫(S) |
硫是有害雜質 硫主要以FeS存在，形成Fe—FeS—FeO的低熔點共晶體聚集于晶界上，使鋼呈熱脆性，顯著地惡化力學性能。 |
1：生成MnS、Al2S3,降低流動性。 2：增加熱烈傾向。 |
金元素在鋼中的作用及影響
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元素 |
作用 |
影響 |
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錳（Mn） |
1：在低含量范圍內，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、硬度和耐磨性。 2：降低鋼的臨界冷卻速度，提高淬透性。 3：稍稍改善鋼的低溫韌性。 4：在高含量范圍內，作為主要的奧氏體化元素。 |
1:縮小結晶范圍，提高流動性。 2：增加體收縮和線收縮，增加冷熱裂傾向。 3：生成MnO與SiO2作用易形成化學粘砂。 |
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硅(Si) |
1：強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度。 2：降低鋼的臨界冷卻速度，提高淬透性。 3：提高鋼在氧化性腐蝕介質中的耐蝕性，提高鋼的耐熱性。 4：磁鋼中的主要合金元素。 |
1：降低熔點，改善流動性，中碳鋼含Si由0.25%增至0.45%時，由于良好的脫氧作用，流動性有明顯改變。 2：含量在0.40%范圍內時，改善熱烈傾向，含量高時，易形成柱狀晶，增加熱烈傾向。 |
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鉻(Cr) |
1：在低含量范圍內，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、硬度和耐磨性。 2：降低鋼的臨界冷卻速度，提高淬透性。 3：提高鋼的耐熱性，是耐熱鋼的主要元素 4：在高合金范圍內，使鋼具有對強氧化性酸類等腐蝕介質的耐腐能力。 |
1：在低含量范圍內，對鋼具有很大的強化作用，提高強度、硬度和耐磨性。 2：降低鋼的臨界冷卻速度，提高淬透性。 3：提高鋼的耐熱性，是耐熱鋼的主要元素 4：在高合金范圍內，使鋼具有對強氧化性酸類等腐蝕介質的耐腐能力。 |
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鉬(Mu) |
1：強化鐵素體，提高鋼的強度和硬度。 2：降低鋼的臨界冷卻速度，提高淬透性。 3：提高鋼的耐熱性和高溫強度，是熱強鋼中的重要合金元素。 |
1：低合金范圍內降低流動性。 2：略增加縮孔傾向。 3：含量在1%以下時，生成MoS在晶界上析出，降低導熱性，并增大收縮，增大冷熱裂傾向。 4：含量高時提高高溫強度，改善熱烈傾向。 |
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釩(V) |
1:在低含量（0.05%—0.10%）時，細化晶粒。提高韌性。 2：在較高含量（≥0.20%）時，形成V4C3碳化物，提高鋼的熱強性。 |
1：含量0.25%—1.0%時，生成氧化膜，略降低流動性。 2：提高高溫強度，略改善熱裂傾向。 |
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鎳(Ni) |
1：提高鋼的強度，而不降低其塑性。 2：降低鋼的臨界冷卻速度，提高淬透性。 3：改善鋼的低溫韌性。 4：擴大奧氏體區(qū)，時奧氏體化的有效元素。 5：本身具有一定耐蝕性，對一些還原性酸類（硫酸、鹽酸）有良好的耐蝕能力。 |
1：改善流動性 2：易生成枝晶，增大熱烈傾向。 |
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鋁(Al) |
1：煉鋼中起良好的脫氧作用。 2：細化鋼的晶粒，提高鋼的強度 3：提高鋼的抗氧化性能，提高不銹鋼對強氧化性酸類的耐蝕能力。 |
1：作脫氧劑加入時，含量小于0.15%，有良好的脫氧作用，改善流動性。 2：作合金元素加入時，形成Al2O3和Al2S2夾渣和氧化膜，降低流動性。 3：增大收縮，增大熱烈傾向。 |
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鈦(Ti) |
1:細化晶粒。 2：在不銹鋼中改善抗晶間腐蝕性能 |
Ti顯著降低流動性 |
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銅(Cu) |
1：強化鐵素體（Cu＜1.5%） 2：產生析出強化作用（Cu＞3.0%） 3：提高鋼的耐腐蝕性（特別對硫酸）性能 |
1：降低熔點，縮小結晶范圍，改善流動性。 2：大約含量＞1%時，易于自由析出，增加熱烈傾向，加Si、Mn可提高Cu在鋼液中的溶解度。 |
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銅(W) |
1：細化鋼的晶粒 2：提高鋼的淬透性 3：生成高熱穩(wěn)定碳化物和氮化物（W2C9 W2N）,提高鋼的熱強性。 |
作脫氧劑加入時，含量小于0.15%，有良好的脫氧作用，改善流動性。 |
